一種新型收斂計(jì)檢定裝置研制

王星星 周小全 呂斌

摘? 要：該文介紹了一種收斂計(jì)檢定方法和檢定裝置。詳細(xì)描述了收斂計(jì)檢定裝置系統(tǒng)組成、工作原理以及其技術(shù)難點(diǎn)。檢定裝置實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：測(cè)量精度3 μm，測(cè)量分辨率為1 μm，24 h內(nèi)檢定裝置數(shù)顯表示值穩(wěn)定度不大于1μm。結(jié)果表明該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)收斂計(jì)整體性能標(biāo)定，具有一定應(yīng)用價(jià)值和的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：收斂計(jì);檢定裝置;標(biāo)定;光柵尺;手動(dòng)平移臺(tái)

中國分類號(hào)：TM344.1? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

收斂計(jì)廣泛用于量測(cè)隧道、巷道、峒室及其他工程圍巖周邊任意方向兩點(diǎn)間的距離微小變化的測(cè)量。達(dá)到評(píng)定工程穩(wěn)定性，研究工程圍巖及支護(hù)的變形發(fā)展規(guī)律，確定合理支護(hù)參數(shù)目的，收斂量測(cè)已公認(rèn)是地下工程量測(cè)項(xiàng)目中必須項(xiàng)目之一。因此，尋找一種能全面反映收斂計(jì)測(cè)量精度和穩(wěn)定性等方面性能的檢定方法具有重要意義。目前，收斂計(jì)普遍使用的檢定方法是對(duì)其主要的部件的性能分別標(biāo)定后再進(jìn)行疊加，這種方法的弊端在于收斂計(jì)在裝配過程中會(huì)引入部件的裝配誤差。在現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范中[1]，僅對(duì)凈空收斂量的量測(cè)頻率、量測(cè)斷面的間距等作出規(guī)定，未對(duì)收斂值的量測(cè)精度要求未做具體說明[2]。因此，從事收斂計(jì)測(cè)量精度檢測(cè)方面的研究不僅對(duì)收斂計(jì)制作技術(shù)和工藝地改進(jìn)有一定的指導(dǎo)意義，而且對(duì)完善行業(yè)規(guī)范具有重要意義。

1 檢定裝置系統(tǒng)組成及其原理

1.1 收斂計(jì)檢定系統(tǒng)組成

收斂計(jì)檢定裝置總體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

待測(cè)收斂計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，主要由掛鉤、尺帶盤、調(diào)節(jié)螺母、指示表、張力窗口、尺孔銷和尺帶等部件組成。

1.2 系統(tǒng)檢定原理

收斂計(jì)檢定系統(tǒng)是將直線光柵尺和高精度手動(dòng)平移臺(tái)作為核心部件檢定收斂計(jì)的測(cè)量精度和穩(wěn)定性等特性。檢定系統(tǒng)如圖2所示：將高精度手動(dòng)平移臺(tái)和左掛鉤座固定于基座上，右掛鉤固定于高精度手動(dòng)平移臺(tái)上;將收斂計(jì)的掛鉤分別與左、右掛鉤座相連，調(diào)整待測(cè)收斂計(jì)調(diào)節(jié)螺母，改變待測(cè)收斂計(jì)機(jī)體長度產(chǎn)生對(duì)鋼尺的恒定張力;將指示表和光柵尺數(shù)顯表數(shù)值清零;調(diào)整高精度手動(dòng)平移臺(tái)手柄，絲桿帶動(dòng)可移動(dòng)滑環(huán)移動(dòng)，從而拉伸待測(cè)收斂計(jì)的機(jī)體，同時(shí)光柵尺數(shù)顯表實(shí)時(shí)顯示可移動(dòng)滑塊的相對(duì)位移，運(yùn)用得到的測(cè)量數(shù)據(jù)，標(biāo)定待測(cè)收斂計(jì)的測(cè)量精度、穩(wěn)定性等特性。

2 收斂計(jì)量測(cè)誤差產(chǎn)生機(jī)理

目前生產(chǎn)的收斂計(jì)一般都是數(shù)顯式的，收斂計(jì)的誤差主要由系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差2個(gè)部分組成。系統(tǒng)誤差可以通過反復(fù)的試驗(yàn)分析、計(jì)算，是可以消除的;隨機(jī)誤差不可能預(yù)先進(jìn)行全面計(jì)算和描述，只能對(duì)制好后的收斂計(jì)進(jìn)行反復(fù)的測(cè)量，對(duì)得到的測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。系統(tǒng)誤差包括彈性變形誤差、尺帶在自重條件下的撓度及測(cè)量誤差，收斂計(jì)本體自重條件下誤差和恒定張力對(duì)收斂計(jì)測(cè)量精度的影響3，隨機(jī)誤差包括風(fēng)速、風(fēng)力、氣溫的影響4。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

在對(duì)收斂計(jì)進(jìn)行檢定操作前，待測(cè)收斂計(jì)操作步驟如下。1）先確定所要檢定收斂計(jì)尺帶的長度，拉出鋼帶尺，將定位孔固定在鋼尺定位銷內(nèi)，并將螺旋測(cè)微器調(diào)節(jié)到最大讀數(shù)位置（25 mm處），一只手托住收斂計(jì)，另一只旋進(jìn)測(cè)微器，使尺帶逐漸處于拉緊狀態(tài)，直到拉至到張力窗口最右端的刻度線。2）將收斂計(jì)指示表數(shù)值和光柵尺數(shù)顯表數(shù)值清零。3）調(diào)節(jié)高精度位移臺(tái)手柄，帶動(dòng)可移動(dòng)平移臺(tái)傳動(dòng)，從而產(chǎn)生對(duì)待測(cè)收斂計(jì)的牽引力。令T1時(shí)刻收斂計(jì)觀測(cè)值為S1，光柵尺數(shù)顯表觀測(cè)值為J1;Tn時(shí)刻收斂計(jì)觀測(cè)值為Sn，光柵尺數(shù)顯表觀測(cè)值為Jn。則第n-（n-1）時(shí)段，收斂計(jì)的收斂量，光柵尺數(shù)顯表的變化量。

從表1可以得知道，待測(cè)收斂計(jì)被非連續(xù)拉伸3次，3次收斂計(jì)指示表與光柵尺數(shù)顯表的差值分別為：0.045 mm，0.049 mm，0.055 mm。取以上誤差的最大值，該型號(hào)待測(cè)收斂計(jì)的測(cè)量精度優(yōu)于0.06 mm。

參考文獻(xiàn)

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